浅谈“3S”技术

2023-01-13

“3S”技术是有GPS, RS, GIS组成的一个有机的整体, GPS用于实时快速地提供目标 (包括各类传感器和运载平台) 的空间位置;RS用于实时、快速地提供目标及其环境的几何与物理信息及各种变化, 发现地球表面上的各种变化并对GIS进行数据更新;GIS用于对多种来源时空数据进行综合处理、集成管理、动态存取的应用平台。集RS、GPS、GIS技术的功能为一体, 可构成高度自动化、实时化和智能化的地理信息系统, 解决各种复杂问题。

1“3S”技术的基本内涵

1.1 地理信息系统 (GIS)

GIS是一个专门管理地理信息的计算机软件系统, 它不但能分门别类、分级分层地去管理各种地理信息;而且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析并能查询、检索、修改、输出、更新等。因为地理信息系统具有数据输入、预处理功能、数据编辑功能、数据存储与管理功能、数据查询与检索功能、数据分析功能、数据显示与结果输出功能、数据更新功能等功能, 因此它广泛应用于资源调查、环境评估、交通运输、灾害预测、城市规划、邮电通讯、军事公安、国土管理、水利电力、公共设施管理、农林牧业、商业金融等许多不同的领域。

1.2 全球定位系统 (GPS)

全球定位系统是一种高精度、全天候和全球性的以卫星为基础的无线电测时定位、导航系统, 可为航空、航天、陆地、海洋等方面的用户提供不同精度的在线或离线的空间定位数据。它由GPS卫星星座、地面监控系统、GPS信号接收机三大部分组成主要被用于实时、快速地提供目标的空间位置。GPS具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点, 可广泛应用于军事、民用交通导航、野外考察探险、大地测量、摄影测量、土地利用调查、精确农业以及日常生活等不同领域。

1.3 遥感系统 (RS)

遥感是利用遥感器从空中来探测地面物体性质的, 它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理, 识别地面上各类地物, 具有遥远感知事物的意思。也就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料, 并从中获取信息, 经记录、传送、分析和判读来识别地物。遥感技术具有大范围获取数据资料, 获取信息速度快、周期短, 获取信息手段多, 信息量大的特点, 因此它在气象服务, 地质调查抗震救灾中发挥着重要的作用。

2“3S”技术的特点

“3S”技术相对于传统方法的作业方式有2个方面的不同特点。第一个不同点在于传统方法的作业方式是先获得数据, 把已有的数据应用到各个部门, 在选择了数据和应用目的后, 建立相应的信息处理机制。而“3S”技术的作业方式基于应用出发, 根据应用目的去选择合适的硬件, 建立相应的获取技术系统和信息处理方法。传统方法和“3S”技术方法的组成成分相同, 但出发点和过程不同。“3S”技术的作业方式可获得更好的应用效果。第二个不同点在于传统方法中的信息获取、处理和应用各个部分互不相关, 相互独立, 这些方面是割裂开的;而“3S”技术则不相同, 在选择了应用目标后, 其信息应用、处理是一体的, 不可分割的。

3“3S”技术集成

3.1 GIS与GPS的集成

随着GPS的定位误差越来越小, GIS的空间分析功能越来越完善, 将GPS连接到GIS系统中, 实现在GIS可视化图形界面上观察GPS定位点的运动过程。此项集成技术已经在运钞车安全状况监视和军事上得到了充分的应用。

GIS与RS的集成模式主要有如下三种 (1) 分开但平行的结合。主要在数据层面结合, 两个数据处理系统相互独立存在。它们在数据层面进行数据交换。 (2) 表面无缝的结合。使用统一的用户界面, 但为不同的工具和数据库。 (3) 整体结合。在界面、工具和数据库方面均实现无缝的功能集成和数据集成。

3.2 GPS与RS的集成

一直以来遥感中的目标定位都依赖于地面控制点, 如果要实现实时无地面控制的遥感目标定位, 则需要通过GPS记录遥感影像瞬间的外方位元素。GPS与RS的集成技术主要是利用GPS的精确定位功能为RS影像提供实时处理与快速编码, 实现快速准确地测量坐标。目前GPS动态相位差分已用于航空/航天摄影测量进行无地面空中三角测量, 并用于生产, 从而大大提高工作效率和精度。

3.3 GIS与RS的集成

GIS与RS的集成主要用于变化监测和实时更新, RS具有实时、快速、动态获取大范围地表信息的能力, 而GIS具有很强的地学分析手段。充分结合RS与GIS技术, 可以及时、快速、准确、动态的显示绝大部分的地表信息, 并据此作出分析。GIS与RS的集成模式主要有如下三种: (1) 分开但平行的结合。主要在数据层面结合, 两个数据处理系统相互独立存在。它们在数据层面进行数据交换。 (2) 表面无缝的结合。使用统一的用户界面, 但为不同的工具和数据库。 (3) 整体结合。在界面、工具和数据库方面均实现无缝的功能集成和数据集成。

3.4 RS、GIS和GPS的集成

RS、GIS、GPS的结合, 实际上是将空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合, 实现多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用。目前主要有加拿大卡尔加里大学研制的车载“3S”集成系统和美国研制的机载/星载“3S”集成系统。“3S”集成系统可以自动、实时地采集、处理和更新数据, 还能够智能化地分析和运用数据, 为各种应用提供科学的辅助决策, 并能够回答用户提出的各种复杂问题。

摘要：“3S”技术是目前对地观测系统的核心支撑技术, 目前已得到广泛应用。本文就3S技术的基本内涵, 3S技术的特点和3S技术的集成进行了阐述。

关键词：“3S”技术,GIS技术,GPS技术,RS技术